Московский государственный университет путей сообщения
Опубликован: 01.06.2007 | Доступ: свободный | Студентов: 1822 / 80 | Оценка: 4.38 / 3.75 | Длительность: 22:59:00
ISBN: 978-5-9556-0094-9
Специальности: Программист
Лекция 6:

Нейронные сети с обратными связями

< Лекция 5 || Лекция 6: 12 || Лекция 7 >
Аннотация: Обсуждается вопрос введения в нейронную сеть обратных связей как элемента самонастройки, уточнения возможной ситуации и на основе этого – выбора целесообразного решения. Предлагаются некоторые правила введения обратных связей.

6.1. К вопросу происхождения человека

"…если бы человек, властитель мира, умнейшее из дыхательных существ, происходил от глупой и невежественной обезьяны, то у него был бы хвост и дикий голос. Если бы мы происходили от обезьян, то нас теперь водили по городам цыганы на показ и мы платили бы деньги за показ друг друга, танцуя по приказу цыгана или сидя за решеткой в зверинце… Разве мы любили бы и не презирали бы женщину, если от нее хоть немножко пахло бы обезьяной, которую мы каждый вторник видим у Предводителя Дворянства?"

А.П. Чехов. "Письмо к ученому соседу"

Тезисы "человек произошел от обезьяны" и "человек произошел не от обезьяны", в основе которых лежит обидная похожесть, по-видимому, одинаково неверны, ибо из закона отрицания отрицания следует, что правда лежит где-то посредине. Вероятно, два процесса успешно сосуществовали: один – в соответствии с непреложностью идеи Развития, другой – в соответствии с неотвратимостью внешнего цивилизованного воздействия.

В схоластической защите лишь одного из этих тезисов сказывается отсутствие обратной связи: влияния сделанного вывода на исходную посылку. Наличие обратной связи способно отвергнуть посылку, произвести доказательство "от противного" так, как это блестяще выполнил Василий Семи-Булатов.

Нейросеть для решения вопроса о происхождении человека

Рис. 6.1. Нейросеть для решения вопроса о происхождении человека

Но не только сделанный вывод должен влиять на исходную посылку. На нее посылку должны влиять и другие выводы, в совокупности определяющие знания. (Ведь вспомнили же мы закон отрицания отрицания!) Обратные связи без знаний могут свести на нет весь блеск интеллекта и привести только лишь к показанному великим писателем каламбуру.

Попробуем построить проект, эскиз, набросок фрагмента нейросети, отражающей глубину умозаключений чеховского героя и дополненной доступными нам понятиями более высокого свойства (рис. 6.1).

При построении нейросети учитываем следующее.

Посылка "человек произошел от обезьяны" обязательно должна привести к абсурдному выводу "у человека есть хвост" (нейрон 6 ). Тогда обязательно должна существовать отрицательная обратная связь , которая ведет к нейрону 1 входного слоя, "ответственному" за указанный тезис, и снижает заданную извне величину его возбуждения. Это значит, что этот нейрон должен получать возбуждение нейрона выходного слоя с помощью дендрита, обладающего отрицательным синапсическим весом. Отрицательная связь помечена на рисунке знаком "-".

Примечание. Ранее мы отличали нейроны-рецепторы входного слоя от других нейронов. Рецепторы возбуждались только извне. Теперь мы видим, что это такие же нейроны, как и все другие. Просто некоторые их дендриты получают возбуждение извне, а некоторые – от других нейронов сети.

Одновременно положительная обратная связь должна усиливать возбуждение нейронов 2 и 3, "ответственных" за тезисы о божественном и марсианском происхождении человека.

Такое же влияние на нейроны 1–3 должны оказывать и другие выводы, за которые "ответственны" нейроны 7–9.

Однако действенен и довод "То, что дурно пахнет, недостойно любви". Дурной запах давит, угнетает позывы любви, порождая отрицательную обратную связь – признак сомнений в происхождении человека.

На стрелках, обозначающих связи, указаны их веса \omega, в том числе – отрицательные. Выбор весов обусловлен тем, что три события-высказывания, соответствующие нейронам 1–3, образуют исчерпывающее множество событий. Тогда, в соответствии с условием нормировки, уменьшение достоверности одного из них должно увеличивать достоверность других.

Выберем передаточную функцию

\begin{array}{l}
      V:=\sum_j \omega_j V_j\\
      V_{i }:= if \: V>h_{i}\:  then \: (if \: V <1\:  then \: V\:  else\:  1 )\:  else\:  0
      \end{array}

Выберем значения порогов равными нулю для нейронов входного слоя и равными 0,33 для остальных нейронов, формирующих обратные связи.

Зададим значения возбуждения нейронов входного слоя, соответствующие критикуемым положениям теории Дарвина, а также любовным настроениям и широте философских познаний чеховского героя.

А именно, пусть V1 = 1, V2 = V3 = 0, V4 = V5 = 0,5.

При этом оценку величины любовного позыва связываем с напряженной умственной деятельностью, а величину возбуждения нейрона 5 – с самокритичной оценкой познаний и доверия к столь заумным философским положениям.

По заданным значениям произведем первый цикл обсчета величины возбуждения остальных нейронов: V6 = ... = V10 = 1 .

При втором цикле обсчета получаем V1 = V2 = V3 = 0,33 , V4 = 0,2 при неизменившихся значениях величин возбуждения других нейронов.

Третий цикл обсчета позволяет уточнить значения V6 = V7 = V8 = V9 = 0 , V10 = 1 .

Видим, что значения возбуждения нейронов, порождающих обратные связи, более не влияют на величину возбуждения нейронов входного (он же выходной) слоя.

Таким образом, сеть "высказалась" за равную действенность всех возможных утверждений о появлении человека на Земле.

Более того, если в начале исследований мы уже недостаточно уверены в предположении, что человек произошел от обезьяны, т.е. положили V1 < 1 , то это лишь усиливает правоту предположения о божественном или марсианском его происхождении.

Например, положим V1 = 0,8, V2 = V3 = 0,1 .

В результате первого же уточнения этих значений получим V1 = 0,267, V2 = V3 = 0,367 . И лишь возбуждение нейрона 10 остается неизменным, утверждающим тезис о том, что философское отношение к действительности благотворно влияет на физиологические возможности.

Конечно, мы сплутовали: мы получили то, что хотели. Совсем в духе силлогистики Аристотеля, призванной обслуживать софистику тогдашних философов. Но ведь всегда высшая идея довлеет над нашими решениями.

Построенная нейросеть с ее параметрами является лишь фрагментом, первым приближением истинной, полной, учитывающей взаимодействие всех возможных факторов сети. Построение такой сети должно опираться не только на законы диалектики, но и на теорию познания, на логические приемы индуктивного и дедуктивного мышления.

Например, мы не учли, что божественное происхождение отнюдь не гарантирует отсутствие дурного запаха и даже отсутствие хвоста. А это тотчас требует введения и положительных, и отрицательных обратных связей и т.д. Тогда, возможно, обеспечивалась бы постоянная и одинаковая сходимость величин возбуждения. Сеть давала бы один и тот же ответ, сходилась бы к нему, независимо от начальных предположений.

В то же время как с позиций диалектики согласовать правомочность всех трех предположений о происхождении человека?

Напрашивается следующая модель. Бог, конечно же, создал человека, но – на Марсе! В результате охлаждения Солнца марсианская "элита", в лице отнюдь не лучших представителей рабочего класса и трудовой интеллигенции, воспользовавшись высокими достижениями в области науки и техники (несомненно – и в области искусственного интеллекта), перебралась на Землю, где успешно спуталась с местными обезьянами.

Тогда вполне справедливо предположение о том, что в скором времени, по мере дальнейшего остывания Солнца, та формирующаяся новая "элита", что уже сейчас приобретает жилье по четыре тысячи баксов за кв. м, переберется на Венеру, где ее с нетерпением будут ждать тамошние обезьяны, вдохновленные дармовой продукцией фирм Красный Киллер и Ночная Бабочка.

< Лекция 5 || Лекция 6: 12 || Лекция 7 >
Эльвира Герейханова
Эльвира Герейханова

Раньше это можно было зделать просто нажав на тест и посмотреть результаты а сейчас никак

Елена Лобынцева
Елена Лобынцева
Помогите разобраться как можно подобрать НС для распознавания внутренней области выпуклого многоугольника?